Disfunción muscular esquelética en la EPOC

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Arch Bronconeumol. 2009;45(Supl 4):36-41
Órgano Oficial de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica (SEPAR),
la Asociación Latinoamericana del Tórax (ALAT)
y la Asociación Iberoamericana de Cirugía Torácica (AICT)
Archivos de
Bronconeumología
ISSN: 0300-2896
Volumen 45, Extraordinario 4,
2009
EPOC y comorbilidad: una visión global
Introducción
Marcadores pronósticos en la EPOC. Papel de la
comorbilidad
Disfunción muscular esquelética en la EPOC
EPOC y alteraciones endocrinometabólicas
Impacto de la anemia en la EPOC
Causas de mortalidad en la EPOC
Ansiedad y EPOC
EPOC e inflamación sistémica. Una vía de enlace
para la comorbilidad
EPOC y síndrome de apnea-hipopnea del sueño
Comorbilidad cardiovascular en la EPOC
Comorbilidad infecciosa en la EPOC
EPOC e hipertensión pulmonar
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EPOC y malnutrición
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Incluida en: Excerpta Medica/EMBASE, Index Medicus/MEDLINE, Current Contents/Clinical Medicine, ISI Alerting Services, Science Citation Index Expanded, Journal Citation Reports, SCOPUS, ScienceDirect
Disfunción muscular esquelética en la EPOC
Joaquim Gea*, Juana Martínez-Llorens y Pilar Ausín
Servicio de Neumología, Hospital del Mar-IMIM, Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (CEXS), Universidad Pompeu Fabra, CIBER de Enfermedades Respiratorias
(CIBERES), Instituto de Salud Carlos III, Barcelona, España
RESUMEN
Palabras clave:
EPOC
Disfunción muscular
Músculos ventilatorios
Músculos de las extremidades
Rehabilitación
La función muscular se halla frecuentamente afectada en los pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), lo cual condiciona su semiología y pronóstico. La distribución y la gravedad de esta
disfunción son heterogéneas, por lo que sus causas predominantes parecen en parte específicas del grupo
muscular examinado. Es el caso de la sobreactividad y una geometría desfavorable características de los
músculos respiratorios, frente a la relativa inactividad de los músculos de las extremidades. También hay
factores que serían comunes a todos los músculos del organismo. Entre ellos destacarían la inflamación
sistémica, las alteraciones nutricionales, el uso de determinados fármacos, la hipoxia y la presencia de comorbilidad y/o edad avanzada. Sin embargo, mientras que los músculos respiratorios muestran un fenotipo
adaptado a su situación desfavorable, y llegan a compensarla parcialmente, los músculos de las extremidades muestran cambios de tipo involutivo, que contribuirían a la disfunción. Por tanto, aunque la pérdida
funcional puede aparecer en diferentes territorios musculares, sus causas, y por tanto sus enfoques terapéuticos, serán diversos, incluidos el soporte nutricional, el entrenamiento y/o el reposo, según los casos.
© 2009 SEPAR. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados.
Skeletal muscle dysfunction in COPD
ABSTRACT
Keywords:
COPD
Muscular dysfunction
Ventilatory muscles
Muscles of the extremities
Rehabilitation
Muscle function is frequently affected in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD),
influencing the symptoms and prognosis of this disease. The distribution and severity of this dysfunction
are heterogeneous and therefore the main causes seem, in part, to be specific to the muscular group
examined, which is the case of the overactivity and unfavorable geometry characteristic of respiratory
muscles, compared with the relative inactivity of the muscles of the limbs.
There are also factors that are common to all the muscles in the body. Notable among these factors are
systemic inflammation, nutritional alterations, the use of certain drugs, hypoxia and the presence of
comorbidity and/or advanced age. However, while the respiratory muscles show a phenotype adapted to
their unfavorable situation and manage to partially compensate for this situation, the muscles of the limbs
show involutive changes, which contribute to dysfunction. Therefore, although functional loss can develop
in distinct muscular territories, the causes – and consequently the therapeutic approaches – differ,
including nutritional support, muscle training and/or rest, depending on the muscle.
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Introducción
Los músculos son elementos contráctiles que contribuyen de forma decisiva a nuestra autonomía y supervivencia. La mayoría de los
músculos fijan y/o movilizan los diversos componentes del sistema
esquelético, que nos permiten los desplazamientos y el uso de instru-
* Autor para correspondencia.
Correo electrónico: [email protected] (J. Gea).
mentos. Además hay músculos especializados, cuya función es generar un sistema de bombeo de fluidos. Por un lado, tenemos el corazón,
cuya función es asegurar la circulación sanguínea. Por otro, los llamados músculos ventilatorios, cuya misión es provocar la circulación aérea. Ambos sistemas de bombeo contribuyen, respectivamente, a la
perfusión y a la ventilación, por lo que son esenciales para la principal
misión del aparato respiratorio, que es el intercambio de gases entre
la atmósfera y el medio interno. Si un músculo fracasa en su tarea
contráctil (disfunción muscular), se generarán síntomas dependiendo
de su función concreta. Si es un músculo de las extremidades inferiores, el individuo presentará dificultades en la deambulación. Si es el
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miocardio, podrá producirse un edema de pulmón y/o la isquemia de
algún territorio. Si, finalmente, se trata de un músculo ventilatorio, el
problema se centrará en la capacidad de aportar aire al organismo,
con posible aparición de hipercapnia e hipoxemia. En todos los casos
mencionados, además, puede producirse una limitación al ejercicio.
Es fácil entender que, de aparecer, la disfunción muscular condicione
de forma determinante la calidad de vida e incluso el pronóstico vital
de un individuo. Esta conclusión es por supuesto extensible a los pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC)1-3. En
las secciones siguientes se revisan conceptos básicos de fisiología
muscular, se repasa la fisiología específica de los músculos ventilatorios y periféricos, y finalmente se procede a describir cuál es su situación en los pacientes con EPOC, analizándose las posibles causas de
disfunción y las eventuales medidas terapéuticas.
Función muscular
Las propiedades fundamentales de un músculo son la fuerza y la
resistencia. La fuerza se define como la capacidad de desarrollar un
esfuerzo contráctil máximo, y depende fundamentalmente de la
masa muscular. Por el contrario, la resistencia es la cualidad de mantener un esfuerzo contráctil submáximo (inferior al máximo) durante un tiempo determinado3. Depende de las características bioenergéticas del músculo. Esto se debe a que mientras que la fuerza
precisará de un esfuerzo corto y basado en el metabolismo anaeróbico, para mantener un esfuerzo más largo se precisará de una provisión de energía muy eficiente, y esto sólo lo puede proporcionar el
metabolismo aeróbico. Aunque antes se ha definido conceptualmente como disfunción muscular al fracaso en la función contráctil, a
efectos prácticos esta situación se identifica cuando la fuerza y/o la
resistencia de un músculo se hallan disminuidas. Esto puede responder fundamentalmente a 2 tipos de situaciones: a) cuando el fracaso
es temporal y desaparece con el reposo, se denominará fatiga3, y b) si
por el contrario, el mal funcionamiento del músculo es relativamente estable y no mejora con el descanso, se hablará de debilidad3. Por
otra parte, la disfunción muscular puede aparecer como resultado de
una afectación en el propio tejido muscular o las estructuras nerviosas asociadas (enfermedades neuromusculares), o bien ser secundario a procesos externos, que indirectamente afectan su función. Esto
último es lo que sucede en diversas entidades crónicas, entre las que
destaca la EPOC3-5. Esta es una entidad considerada clásicamente
como estrictamente pulmonar, aunque en los últimos años se ha admitido su asociación con múltiples manifestaciones de índole sistémico6. Entre las más frecuentes y mejor estudiadas destaca la disfunción muscular, tanto periférica como ventilatoria5,7.
Músculos respiratorios: fisiología y fenotipo
Los músculos respiratorios, que más apropiadamente deberían
denominarse ventilatorios, se clasifican atendiendo a su actuación
predominante en la inspiración o en la espiración. Sin embargo, debe
conocerse que algunos de ellos (como el diafragma y los intercostales internos) parecen actuar en ambas fases del ciclo ventilatorio. De
este ciclo, la inspiración es la que condiciona un mayor trabajo muscular, que en circunstancias normales ejercerán el diafragma, los paraesternales y los intercostales externos. Todos ellos aumentan los
diversos ejes del tórax al contraerse, lo que unido a la natural retracción elástica del pulmón genera un aumento en la negatividad de la
presión pleural. Esta negatividad, transmitida al alvéolo, genera un
gradiente con la atmósfera y el aire se introduce en los pulmones. Si
las cargas respiratorias se incrementan, sea por enfermedad o como
resultado del ejercicio, otros músculos van incorporándose de forma
progresiva al esfuerzo ventilatorio (caso de los escalenos, serratos,
esternocleidomastoideo, dorsal ancho y pectorales, entre otros). La
fase siguiente del ciclo ventilatorio es la espiración, para la que suele
bastar con la simple relajación de los músculos inspiratorios. Con
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ella, disminuye la negatividad de la presión pleural y la presión alveolar llega a ser ligeramente positiva respecto de la atmosférica,
con lo que se produce la salida de aire al exterior. Cuando es necesario incrementar el esfuerzo espiratorio, se reclutan otros grupos
musculares y esta fase del ciclo se torna también activa. Los principales músculos que pueden participar en la espiración son los que
configuran la pared abdominal (sobre todo oblicuo mayor, oblicuo
menor y transverso) y los intercostales internos, excluidos los paraesternales.
Los músculos respiratorios en la EPOC
La situación del principal músculo respiratorio en los pacientes
con EPOC no puede ser más negativa. Por un lado, la hiperinsuflación
pulmonar ha producido cambios sustanciales en la configuración del
tórax. Estos cambios implican tanto un acortamiento del diafragma
(que se aleja de su longitud óptima de contracción), como el desacoplamiento entre sus porciones costal y crural8. Por otra parte, las resistencias de las vías aéreas y del propio parénquima pulmonar se
hallan aumentadas, mientras que las ofertas de nutrientes y oxígeno
al músculo pueden hallarse afectadas. Además, no es infrecuente la
presencia de comorbilidad, edad avanzada o utilización de fármacos
con potenciales efectos deletéreos sobre los músculos en general
(fig. 1). Finalmente, y de forma similar a lo que ocurre en todos los
otros territorios musculares del paciente, su diafragma se halla sujeto al efecto potencial de factores como la inflamación sistémica o el
estrés oxidativo. No es pues de extrañar que la función del diafragma
se halle alterada. Sin embargo, no se halla “tan alterada como cabría
suponer”. De hecho, la fuerza que este músculo es capaz de desarrollar en los pacientes es incluso algo superior a la que son capaces de
alcanzar los individuos sanos, si ambas poblaciones se hallan con un
grado similar de hiperinsuflación9. Esto se debe a la presencia de
cambios estructurales y metabólicos en el propio músculo, en lo que
podríamos definir como adaptación fenotípica y funcional. Esta
adaptación probablemente deriva de un cierto “efecto entrenamiento”, secundario al trabajo muscular incrementado, en el que se alternan períodos con mayor y menor carga (fases de exacerbación y estabilidad, respectivamente). Desde una óptica estructural, los
incrementos de carga inducirían inicialmente cierto grado de lesión
tisular10,11, cuya reparación llevaría a un nuevo fenotipo en el músculo (remodelado). Este nuevo fenotipo parece incluir un porcentaje
mayor de fibras con metabolismo predominantemente aeróbico, un
número mayor tanto de mitocondrias como de capilares, y un acortamiento de las sarcómeras12,13. En la actualidad, se dispone también
de datos que muestran este tipo de fenómenos en otros músculos
inspiratorios, tanto principales (caso de los paraesternales e intercostales externos)14,15, como accesorios (dorsal ancho y bíceps)16,17.
Respecto a los músculos espiratorios, se conoce que su función se
halla también deteriorada en los pacientes con EPOC18. Sin embargo,
es escasa la información disponible tanto del sustrato estructural,
como de las causas específicas de la citada disfunción. En todo caso,
parece que su fenotipo fibrilar es de perfil involutivo19, muy parecido
al que se verá en los músculos periféricos; y que en este caso predominarían los factores nocivos de tipo sistémico sobre los locales.
Los músculos periféricos en la EPOC
Como casi siempre sucede en medicina, las primeras alertas sobre
la presencia de una disfunción muscular en pacientes con EPOC surgieron de la observación clínica. En efecto, en la década de 1990, diversos autores constataron que en muchos casos la causa de la suspensión de la prueba de esfuerzo incremental no era ventilatoria,
sino que se relacionaba con síntomas en las extremidades inferiores4,20,21. A partir de ese momento se despertó un enorme interés por
la disfunción muscular periférica, que probablemente sea la manifestación sistémica más estudiada en la EPOC. Suele ser característi-
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Resistencia
de la vía aérea
aumentada
Cambios en la compresión
de la vía aérea
Cambios en la distensibilidad
de la caja torácica
Disfunción músculos
torácicos
Desequilibrios VA/Q
Hiperinsuflación pulmonar
Fármacos, inflamación
Cambios en la distensibilidad
pulmonar
Disfunción del diafragma
Desequilibrio metabólico
en el músculo
Músculo aplanado y acortado
Disfunción músculos
abdominales
Figura 1. Se representan los diferentes factores relacionados con la fisiología de los músculos respiratorios en un paciente con enfermedad pulmonar obstructiva crónica. O2D:
aporte de oxígeno al tejido; VA/Q: relaciones pulmonares de ventilación/perfusión; VO2: consumo de oxígeno por parte del tejido.
ca de fases avanzadas de esta entidad, pero también es posible observarla en estadios más tempranos22.
Un tema al que con frecuencia se presta escasa atención es el que
los llamados músculos periféricos son en realidad un grupo extremadamente heterogéneo de elementos contráctiles. Es decir, que comprende músculos cuyas funciones, fenotipo estructural y factores que
los modulan son muy variados. En general, podemos decir que la función muscular “no respiratoria” se halla deteriorada en los pacientes
con EPOC, y que este deterioro afecta sobre todo a músculos de las
extremidades inferiores20-22. Esto tendrá indudables consecuencias en
la capacidad de ejercicio y vida de relación de los pacientes. Parece
que el factor fundamental que incide en la pérdida funcional de sus
extremidades inferiores es el llamado decondicionamiento, o involución del trofismo muscular debido a la reducción en la actividad física. Esta última, a su vez, derivaría tanto de la limitación ventilatoria
primaria como de factores de índole psicológico ligados a la enfermedad7,23. Sin embargo, se acepta que otros factores, como las alteraciones nutricionales, inflamación sistémica y defectos en la reparación
muscular puedan hallarse también implicados5,7. La contribución de
todos ellos conllevaría un fenotipo fibrilar con fibras pequeñas y escasos elementos que favorezcan el metabolismo aeróbico (reducida
proporción de fibras de tipo I, menor densidad capilar, capacidad enzimática reducida en las vías oxidativas, menor contenido de mioglobina)24-28. A este perfil decondicionado, muy similar al que producen
la inmovilización o el sedentarismo extremo29,30, se añaden elementos característicos de las miopatías. Entre estos destacan un deterioro
no reversible de la bioenergética muscular31 y la presencia ocasional
de inclusiones mitocondriales. Por ello, algunos autores consideran
que hay una verdadera miopatía propia de la EPOC.
Como ya se ha mencionado, la situación es algo diferente en las
extremidades superiores, donde la alteración funcional suele ser me-
nos marcada y el fenotipo muscular no se halla tan deteriorado. El
músculo deltoides, por ejemplo, muestra diversas subpoblaciones
fibrilares, combinando fibras atróficas con otras de tipo hipertrófico,
sin que se modifique su proporción de fibras oxidativas ni la capacidad de diversas enzimas clave en sus vías aeróbicas32,33. La creencia
general para explicar este fenotipo “intermedio” es que se trata de
músculos sometidos a influencias tanto positivas (participación intermitente en el esfuerzo ventilatorio) como negativas (cierto grado
de decondicionamiento, que en todo caso no sería tan extremo como
en las extremidades inferiores).
En resumen, la pérdida de función muscular es un hallazgo frecuente en los pacientes con EPOC, siendo más evidente en aquéllos
con enfermedad avanzada. Tanto la afectación funcional como sus
sustratos estructural y metabólico son heterogéneos en los diversos
territorios musculares34, lo que parece indicar que sean el resultado
de la compleja interacción de múltiples factores.
Factores implicados en la disfunción muscular
En los apartados siguientes se revisan algunos de los factores más
importantes que se han implicado en la aparición de alteraciones
musculares en la EPOC (fig. 2). Debe clarificarse que muchos de ellos
se han propuesto a nivel teórico, siendo todavía escaso el nivel de evidencia sobre su implicación real. Un factor histórico, que sin duda no
debe infravalorarse, es que la disfunción muscular respiratoria asociada a la EPOC se ha abordado hasta una época muy reciente desde una
óptica excesivamente centrada en la mecánica del propio sistema respiratorio. Por el contrario, la disfunción muscular periférica lo ha sido
desde una vertiente estrechamente ligada al estudio de la limitación
al ejercicio. La existencia de “estas 2 culturas” ha dificultado la integración de los conocimientos y los avances que se producían en cada
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Susceptibilidad
genética
Hipoxia
Hipercapnia
Lesión muscular y
reparación deficiente
Co-morbilidad
Envejecimiento
Cambios
en la mecánica
Respiratoria
Disfunción Muscular
Fármacos
Factores
hormonales
Estrés
oxidativo
Alteraciones
nutricionales
Tabaquismo
activo
Inflamación
Cambios en la
actividad
(decondicionamiento
vs entrenamiento)
una de ellas. Sólo en la última década, y con el advenimiento de técnicas comunes procedentes del campo de la biología, se está abordando
la disfunción muscular como una entidad única, que afecta de forma
diferenciada a los diversos grupos musculares.
Inflamación
Este factor desempeña un papel indudable en la propia génesis de
la enfermedad pulmonar, y también se ha implicado en la disfunción
muscular. Parece tener un aspecto sistémico (evidenciable por los valores elevados de marcadores en sangre o plasma)35,36 y otro de índole
local (actividad inflamatoria en el propio músculo)37,38. Si bien la presencia de inflamación sistémica parece favorecer la disfunción muscular, el papel de los fenómenos locales no está tan claro. Por un lado, los
mediadores inflamatorios circulantes pueden aumentar el catabolismo proteico, favorecer la apoptosis, y contribuir a la pérdida de masa
muscular39. Por otro, la síntesis de determinadas moléculas con propiedades inflamatorias, como el factor de necrosis tumoral alfa, parece
resultar imprescindible para la reparación del músculo lesionado. No
debe pues extrañar el hallazgo reciente de unos valores de expresión
elevados de estos mediadores en los músculos respiratorios, portadores de un fenotipo favorable, y unos valores disminuidos en los músculos de las extremidades, cuyo fenotipo es involutivo37,40.
Figura 2. Factores que se han implicado en la aparición de disfunción muscular en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva
crónica.
puede afectar a una amplia gama de pacientes45, y sus causas englobarían tanto la ya citada inflamación sistémica, como un incremento del
coste energético derivado del mayor trabajo ventilatorio, y modificaciones en el metabolismo de determinadas moléculas clave, como la
leptina46,47. Las consecuencias de estos factores se evidenciarían en la
pérdida de peso corporal, y sobre todo en la reducción de la masa grasa
y la masa magra del paciente. Dado que un componente esencial de
esta última es el tejido muscular, se entiende la pérdida funcional asociada. Ésta implicará, sobre todo, una fuerza contráctil menor, ya que
como se ha dicho esta propiedad depende esencialmente de la masa de
un músculo. Un tema interesante es el del menor impacto de las alteraciones nutricionales en los pacientes del área mediterránea48, lo que
pudiera estar relacionado con su estilo de vida.
Decondicionamiento
Parece un factor determinante en la aparición y la gravedad de la
disfunción en los músculos de las extremidades. Como ya se ha dicho, su aparición estaría ligada al sedentarismo extremo, fruto de
diferentes aspectos de la enfermedad primaria. Por otra parte, su impacto funcional se potenciaría con el deterioro paralelo del sistema
cardiovascular. Afortunadamente, los efectos del decondicionamiento en los diversos sistemas son en gran parte reversibles con el entrenamiento31,49.
Estrés oxidativo
Otros
Se trata de un factor íntimamente ligado a la inflamación, que
como ésta puede presentar aspectos sistémicos y también locales.
Los efectos del estrés oxidativo aparecen cuando la presencia de radicales libres supera a la capacidad de los mecanismos antioxidantes, por lo que pasan a lesionarse diferentes estructuras moleculares
(proteínas, lípidos y ácido desoxirribonucleico), con importantes
consecuencias en la estructura y la función celulares41. En este caso
parece que tanto el estrés sistémico como los fenómenos locales tendrían efectos deletéreos en el músculo, y contribuirían a la aparición
de disfunción en diferentes territorios42-44.
Con un impacto algo menor, se han indicado otros mecanismos
que pudieran contribuir a la disfunción muscular que se asocia a la
EPOC. Entre ellos destacan la presencia de hipoxemia y/o hipercapnia,
derivadas de un intercambio pulmonar de gases deficiente; los desequilibrios hidroelectrolíticos, secundarios a las manifestaciones renales de la enfermedad o a los tratamientos depletivos; el uso de tratamientos con efectos musculares secundarios, y la presencia frecuente
de una edad avanzada y/o comorbilidad.
Tratamiento de la disfunción muscular en la EPOC
Estado nutricional
Soporte ventilatorio
La presencia de alteraciones tróficas evidenciables clínicamente
data de la descripción de la propia enfermedad pulmonar, que se ha
asociado clásicamente al fenotipo enfisematoso. Hoy se acepta que
Es de utilidad en algunos casos de disfunción específica de los
músculos ventilatorios. Su utilización se basa en el principio de que
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un músculo que se halla fatigado o cercano a la fatiga, precisará reposo. Este objetivo se conseguirá con cualquier intervención que
disminuya las cargas mecánicas del sistema, sea por vía farmacológica o instrumental. Esta última vía está constituida por la ventilación
mecánica, en sus diferentes modalidades. Con ella, se sustituye total
o parcialmente la acción muscular respiratoria, y se diferencian modalidades invasivas y no invasivas. En las primeras, el aire se provee
mediante tubo intratraqueal o a través de una traqueostomía, mientras que en las segundas, la ventilación se realiza a través de diversos
tipos de mascarilla.
Fármacos “de soporte ventilatorio”
También son capaces de ayudar al reposo del músculo, al disminuir las cargas del sistema mediante la reducción de la obstrucción,
la hiperinsuflación y/o la presión positiva al final de la espiración.
Entre otros pueden citarse aquí las principales familias de broncodilatadores: los betaagonistas y los anticolinérgicos.
Entrenamiento muscular
Cuando el problema no es tanto por cansancio, como por debilidad
del músculo, la opción terapéutica consiste en mejorar su sustrato
estructural y metabólico. Esto puede conseguirse fundamentalmente
con entrenamiento, tanto general como específico muscular31,47,50-52.
El entrenamiento puede ser útil tanto en la disfunción de los músculos periféricos49, como en la de los respiratorios52, aunque, como se ha
visto, estos últimos ya disponen de un fenotipo parcialmente adaptado a la enfermedad. Por otra parte, el entrenamiento constituye el
pilar central de la rehabilitación respiratoria y es útil no sólo para
mejorar la función muscular, sino también por sus efectos beneficiosos en el sistema cardiovascular, la masa ósea, el grado de inflamación sistémica y el estado de ánimo de los pacientes.
Fármacos “que favorecen el trofismo muscular”
Cuando el estado nutricional y la masa muscular son inapropiados, el entrenamiento puede ser insuficiente para conseguir una recuperación funcional correcta. Se precisaría además de medidas que
favorecieran la llegada de nutrientes al músculo y su incorporación a
éste. Siguiendo este principio, en la última década se han venido realizando estudios tanto con soporte nutricional (dietas y suplementos)53-55, como con sustancias con propiedades anabolizantes (p. ej.,
la hormona del crecimiento y algunos esteroides)56,57, antiinflamatorias y/o antioxidantes58-60. Lamentablemente, hasta la fecha sólo parece haber alguna evidencia en el caso particular de las dietas-suplementos hiperproteicos y los antioxidantes54,55,59.
Declaración de conflicto de intereses
Los autores han declarado no tener ningún conflicto de intereses.
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